天游线路检测中心 FIB 图像对比度

简介

FIB经常与SEM进行比较，SEM的结构比较相似，但离子和电子与固体之间的相互作用不同，虽然获得的信息乍一看相似，但比较起来却有很大不同。
当用离子照射样品时产生的二次电子由二次电子检测器检测并作为SIM图像用于图像观察。我们将解释 SIM 图像的特征，重点是与 SEM 的比较。

离子穿透深度

与SEM不同，离子穿透固体的深度非常浅（图1），因此二次电子等信息也会从非常浅的深度产生。
因此，可以说SIM图像观察到了样品的极端表面。图2显示了碳沉积陨石样本的SEM和SIM图像的比较。

图1 电子和Ga离子的射程

入射离子的能量变为零的深度称为范围。图1显示铝中的Ga^＋显示离子和电子射程的比较。在30kV时，电子射程约为8μm，而Ga^＋离子极小，为 002μm。
在SEM图像中观察到结构，但在SIM图像中观察到相同区域时，它似乎没有结构。

图2 比较样品上同一位置的SIM 和SEM 图像的示例（样品：陨石的抛光表面）。

由于采用碳涂层来获得导电性，因此在SEM图像中可以看到样品的原始表面结构，但在SIM图像中只能看到碳涂层最外表面的信息。

离子通道

离子沟道具有与电子沟道不同的机制。当离子平行于晶体的晶轴入射时，它们可以深入渗透到晶体的内部。这称为离子通道。在发生沟道的方向上，离子渗透到数十纳米的深度。数eV的二次电子的平均自由程为数纳米，在晶体深处激发的二次电子无法到达晶体表面，因此检测不到二次电子。
另一方面，当离子沿远离晶轴的随机方向入射时，离子穿透深度为数纳米，并且检测到许多二次电子。另一方面，电子会发生衍射现象，因此改变波长（改变加速电压）会改变沟道方向。然而，在离子的情况下，沟道方向取决于晶体取向，而不取决于离子或能量（加速电压）的类型。图 3 显示了先镀镍后使用 FIB 镀金的铜基板的横截面。该样品的 SIM 图像是使用恒定加速电压 (30 kV) 和改变离子入射角以及使用恒定离子入射角 (60°) 和改变加速电压拍摄的。结果，当改变离子入射角时观察到沟道方向的变化，但即使当改变加速电压时也没有观察到沟道的变化。该结果还表明离子的沟道方向不依赖于能量（加速电压）的变化。

图3 SIM图像中晶体对比度的变化

显示改变离子入射角度和改变加速电压时的对比度变化。
改变入射角会相应改变对比度，但改变加速电压不会改变对比度。

对比的原子序数依赖性

SEM 和 SIM 图像的对比度因样品组成元素的原子序数差异而异。然而，如果你比较同一个样本的对比度，你会发现它是相反的。通过与实际样品的比较就可以看出情况。图4是离子抛光镍焊点界面的SEM和SIM图像对比。如果你比较相同的位置，你会发现对比是相反的。

图4 SEM图像和SIM图像之间的对比度反转

离子抛光镍焊点界面的 SEM 图像（左）和 SIM 图像（右）比较。可以看出原子序数对比是相反的。

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